Mayor eficiencia a menor costo

El Massachusetts Institute of Technology (MIT) y el Instituto Masdar de Ciencia y Tecnología han desarrollado conjuntamente un nuevo de célula solar que puede alcanzar una eficiencia práctica del 35 por ciento.

A diferencia de otras células fotovoltaicas multiunión, la llamada “step cell” (célula peldaño) tendría menor coste de producción, por lo que los investigadores estarían planificando la creación de una empresa start-up para su comercialización. Eugene Ftizgerald, catedrático de Ciencia e Ingeniería de los Materiales en el MIT, estima que la nueva célula podría estar lista para su introducción en el mercado “en uno o dos años”, según se refleja en la página web del MIT.

La célula debe su particular nombre a que combina dos capas de diferente material de manera escalonada y así absorber la luz solar en un espectro más amplio. Se compone de la superposición de una célula solar de fosfuro de arseniuro de galio (GasAsP) sobre una célula de silicio cristalino de bajo coste.

Puesto que el semiconductor GaAsP no puede depositarse directamente sobre el silicio, los investigadores han optado por hacerlo crecer sobre un sustrato de silicio-germanio (SiGe) para luego ser unido a la célula cristalina. Ya que la célula tándem está unida, y no creada como una célula en la que todas las capas se hacen crecer sobre un mismo sustrato, el molde de silicio-germanio puede retirarse y reutilizarse, lo que abarataría significativamente los costes de producción, indica el MIT.

El particular diseño permite que la capa superior de GaAsP absorba los fotones de alta energía (de la luz azul, verde y amarilla), dejando a la capa inferior de silicio libre para absorber los fotones de baja energía (de la luz roja) no solo transmitidos desde las capas superiores sino también desde todo el espectro de luz visible.

Sacar partido a las células

Pero los investigadores del MIT no son los únicos en intentar incrementar la eficiencia de conversión de las células solares y sacarlas un mayor partido. Para aprovechar óptimamente el rango de longitud de onda en el que operan las células solares, una empresa española de I+D utiliza la holografía.

Los investigadores de IHT han conseguido patentar y producir a nivel industrial un holograma que selecciona exclusivamente el rango de longitudes de onda que absorbe la célula solar, evitando un sobrecalentamiento de la misma y, por tanto, aumentando su eficiencia.

El holograma está diseñado para manipular la luz y concentrarla o separarla en diversos tramos del espectro. El método de fabricación patentado por los españoles permite crear una combinación de multiplexados angular, espectral y espacial. Consiguiendo con ello que el holograma posea mayor rango espectral y angular. Además de ser una solución mucho más económica y versátil que otros dispositivos ópticos como lentes o espejos, el empleo de holograma permite también reducir considerablemente las células de silicio requeridas.

Para demostrar las aplicaciones energéticas de su tecnología holográfica, IHT ha desarrollado un innovador módulo solar en forma de pseudo V que combina tres efectos ópticos: la difracción de la luz que posibilita el holograma, la reflexión interna total (TIR) guiada por el material transparente que cubre el elemento óptico holográfico y la reflexión especular de la luz. Todo ello permite que requiera un 70 por ciento menos de superficie de célula cristalina que un módulo tradicional, al tiempo que hace innecesario el empleo de sistemas mecánicos de seguimiento de la luz solar, lo que en IHT llaman “seguimiento pasivo”.

Según informa la empresa, el centro de certificación Tecnalia determinó recientemente que el dispositivo solar holográfico SoHo3X cuenta con un factor de concentración de 2,8 soles. La empresa ya comercializa el dispositivo, al que dan múltiples aplicaciones como por ejemplo las luminarias solares que presentaron en la pasada feria Intersolar en Múnich. (María Rosado)